运用AutoCAD三维技术设计港口水工建筑物(一)

2013-07-16 by:广州cad教学中心来源:仿真在线

1 概述

AutoCAD在港口水工建筑物设计中也已应用多年,但基于行业的特点,应用多以二维平面为主,涉及三维建模的设计并不普及。AutoCAD的三维技术能够直观而形象地表现出模型的外观和构造,在某些方面,三维作图比二维绘图更精确、更接近真实的对象,因此可帮助工程设计人员加深对模型的认识,完善模型设计。三维技术在模型物理特性方面的优势也为结构计算提供了便利。

2 三维模型的建立

港口水工建筑物具有实体结构的特性,可以通过三维建模方式将其直观、清晰和完整地表现出来。AutoCAD作为港口水工行业普遍应用的绘图软件,其逐渐成熟的三维建模技术将帮助普通客户乃至专业技术人员进一步了解水工建筑物的内外部特征,并可起到低成本、高质量的宣讲和教学作用。

以下是采用AutoCAD三维技术建立的部分水工建筑物模型,包括栅栏板、人工护面块体、沉箱码头结构、扶壁码头结构、圆筒结构、钢板桩码头结构以及高桩梁板码头结构等。对部分模型进行的结构分解有利于对建筑物构造的理解。

3 三维模型在结构设计和计算中的应用

在AutoCAD中,采用三维技术建立的实体模型具有一定的物理特性,包括质量、体积、边界范围、质心、惯性矩、惯性积、旋转半径以及主力矩与质心的X-Y-Z方向等,可通过“面域/质量特性(massprop)”命令查询这些特性。三维实体模型最大的特点就在于可以准确模拟不规则的或较为复杂的结构,并一次性提取有关的物理特性,从而有效地减少计算工作量和计算误差,为结构设计和计算提供便利。

采用三维技术建立的曲面能模拟复杂的结构表面,充分表现结构的体、面、线、点之间的关系,从而为结构设计提供有力参考。

本文通过以下几个实例来说明三维模型在结构设计和计算中的应用。

(1)不规则胸墙的计算

某重力式码头的一段胸墙,包含工艺管沟、系船柱块体、护轮槛和人行阶梯等结构。该胸墙的组成部分较多,采用普通的方法计算体积和质心较为繁琐。现将胸墙各组成部分分别建模后组合为一体,并以A点为坐标原点,各坐标轴的方向遵循右手定则。经查询特性,可知该胸墙的体积为12.31m3,质心位置(单位:m) 为(X,Y,Z)=(1.287,2.569,0.591)。

某防波堤堤头的胸墙,包含挡浪墙、护轮槛和阶梯等结构。由于该胸墙含有多段弧形结构,结构相交处的边界关系较为复杂,采用普通的方法计算体积和质心时会产生一定的误差。现将胸墙建模组合,并以A点为坐标原点,各坐标轴的方向遵循右手定则。经查询特性,可知该胸墙的体积为52.77m3,质心位置(单位:m)为(X,Y,Z)=(4.375,10.648,2.268)。

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